泵壳铸造工艺设计
摘要:金属零件的毛坯制造方法主要有铸造、锻造、焊接、冲压、型材切割等几种方式，而其中铸造毛坯运用 最广泛的。铸造设计可以制造出结构较为复杂，而不受尺寸、材料限制。在生产中防止铸件中产生缩孔、夹渣、 裂纹等问题，需要合理的设计铸造方案。本文针对泵壳体的铸造工艺的设计。泵壳的工艺要求和结构特性，生 产的要求，设计出一套砂型铸造工艺方案，包括铸件结构及工艺性分析，以及确定砂型材料、砂型制造的方案， 对分型面、浇注位置进行多种方法进行分析，对浇注系统的结合尺寸大小进行设计计算，对冒口和排气孔进行 考虑，并对砂箱和模板进行了详细计算。通过该铸件的铸造工艺的设计，完善铸件质量，为生产铸件时提供指 导。关键词：HT250：泵壳；砂型铸造；浇注系统 ；模样；砂芯；设计 Casting Process Design of Pump Shell Abstract：The main manufacturing methods of metal parts blank are casting, stamping, forging, welding and profile cutting, among which casting blank is the most widely used. Casting can make complex structure, not limited by size, material and so on. In order to avoid shrinkage, slag inclusion, cracks and other defects in castings, it is necessary to set up a reasonable casting process. This paper aims at the design of casting technology for HT250 pump body. The structural characteristics and technological requirements of the pump body, production conditions, a set of sand casting process plan, including the number of cavity, design of sand casting
process plan, which includes castings structure and process analysis, as well as the design scheme of sand mould material and sand mould manufacturing, as well as parting surface and pouring position, are analyzed by various methods. The combined size of the pouring system is designed and calculated, and the riser and exhaust hole are considered. The sand box and formwork are calculated in detail. Key words: HT250 pump shell; sand casting; pouring system; pattern; sand core; design
一、引言 金属零件的毛坯制造方法主要分为铸造、冲压、锻造、焊接、型材切割这几类，其 中铸造毛坯是使用最广泛的。铸造毛坯可以制造结构复杂，尺寸范围广、材料多样的方 法。砂型铸造是一种相对常见的铸造方法，为了防止诸如夹渣，缩孔和裂纹在铸件缺陷， 从而造成零件报废，因此，合理的铸造工艺设计是非常重要的，合理对铸件质量有重要 影响，如材料选用、模具结构、金属熔炼与浇注、浇注系统设计不合理、铸造工艺流程、 涂料及保温措施、补缩系统等环节都可能造成铸件品质不合格。这里选择泵壳零件设计 一套完整的砂型铸造工艺，将所学理论知识应用于实践生产，是一次理论联系实践的机 会，为以后工作打下基础。 该毕业设计研究对象是 HT250 泵壳的铸造工艺设计。采用 CAD 和 UG 等一系列建 模软件，培养综合运用基础知识，基本理论和基本方法分析实际问题的能力。本文的内 容如下：1）学习及掌握泵壳铸造工艺设计的相关专业知识； 2）完成泵壳三维造型，用 CAD 软件绘制出铸件图和铸造工艺图； 3）泵壳的结构尺寸与工艺要求，设计一套工艺方案，设计 2 种浇注位置、两种分 型面的方案进行分析，选择其中一种最适合的方案。 4）铸造方案参数的确定，以及机械加工余量、收缩率、拔模斜度等。 5）浇注系统的设计、计算浇注所需时间，对内浇道、横浇道、直浇道各截面尺寸 计算，冒口都设计（冒口的数量及摆放位置）、冷铁位置，冷铁体积等； 6）砂芯材料及砂芯结构设计，砂芯的结构，安装定位，排气孔设置、芯盒的设计 7）模样的结构尺寸、模板的材料与定位、砂箱尺寸、材料、定位，合箱注意事项 等；8）铸造工艺卡的编制； 第 4 页 共 29 页
目录 摘要................................................................................................................................2
1 引言..........................................................................................................................4
2 泵壳结构与铸造工艺性分析....................................................................................5
2.1 泵壳结构...........................................................................................................5
2.2 泵壳铸造工艺性分析......................................................................................6
2.3 铸造工艺方法选择...........................................................................................7
2.4 铸件材料选择...................................................................................................7
3 泵壳的铸造工艺设计.................................................................................................9
3.1 浇注位置选择...................................................................................................9
3.2 分型面选择.....................................................................................................10
3.3 工艺设计参数确定........................................................................................12
3.3.1 铸件尺寸公差.......................................................................................12
3.3.2 机械加工余量.......................................................................................13
3.3.3 铸造收缩率...........................................................................................14
3.3.4 起模斜度...............................................................................................14
3.3.5 最小铸出孔和槽...................................................................................15
4 浇注系统及冒口、冷铁的设计..............................................................................17
4.1 浇注系统类型选择........................................................................................17
4.2 浇注系统结构设计.........................................................................................17
4.3 计算浇注时间.................................................................................................18
4.4 确定浇口比并计算各组元截面积................................................................18
4.5 确定浇口杯尺寸........................................................................................... 20
4.6 冒口的设计.....................................................................................................20
4.7 冷铁................................................................................................................21
5 铸造工艺装备与砂箱的选用..................................................................................23
5.1 砂芯的设计....................................................................................................23
5.1.1 砂芯芯头结构.......................................................................................23
5.1.2 砂芯的排气...........................................................................................24
5.1.3 芯盒的设计...........................................................................................24
5.2 模样设计.........................................................................................................24
5.3 砂箱结构设计.................................................................................................26
设计结论......................................................................................................................27
致谢..............................................................................................................................28
参考文献......................................................................................................................29
附图
参考文献 [1] 铸造手册. 中国机械工程协会铸造分会编. 机械工业出版社 2003.1. [2]中国机械工程学会铸造分会.铸造手册.机械工业出版社. [3]徐允长.铸造工技术（高级）.化学工业出版社. [4]沈其文.材料成型工艺基础.华中科技大学出版社. [5]国家职业资格培训教材编审委员会.铸造工（技师、高级技师）.机械工业出版社. [6]张代东.机械工程材料应用基础.机械工业出版社. [7]铸铁用原材料的现状及其发展动向. 佐腾兼弘. 2005, 47. [8]吹砂造型和充砂造型的计算机模拟.J.Wu.2006, 114, 419- 427. [9]铸型和粘结剂对铝铸件浇注时放出气体的影响. P. Scarber.2002, 114, 435- 445. [10]熔模铸造用浆料组分的表示方法. V. F. Okhuysen. 2006, 114,457- 464. [11]抛丸清理对铸铁铸态表面影响的量化. S. S. Mroz.2006, 114, 493- 505. [12]热膨胀系数小的铸铁的冒口设计.E.N.Pan.2005, 114, 535-550. [13]耐磨性好的含超硬碳化物形成元素的高铬白口铸铁.S.Kuyucak.2006, 114, 551- 573. [14]颗粒增强金属基复合材料耐浆料冲蚀磨损性能的研究.王恩万 2001，15-16. [15]金属构件失效分析.廖景娱 2003，109-126. [16]快速成型技术及其在铸造中的应用[J] 铸造 , 黄天佑 1995, (02) . [17]铸件浇注系统 ,热加工工艺，高秀兰，韩玉强, 2002, (05). [18]合理设计浇注系统,减少夹渣缺陷.山东内燃机厂, 李玉庆 2002, (04).
